В данной статье мы рассмотрим основы работы со средой LabVIEW, позволяющей производить моделирование электрических схем и процессов в них с помощью достаточно необычных решений. Среда настолько мощная что позволяет строить весьма мощные модели, например, модель коротковолнового ионосферного канала радиосвязи.
Что такое LabVIEW?
LabVIEW — это аббревиатура от Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench. Внешний вид инструментов в данной среде и работа напоминают реальные инструменты, такие как кнопка, вольтметр, осциллограф и т. д. и поэтому они называются виртуальными инструментами (VI). LabVIEW предлагает подход к графическому программированию и помогает моделировать и программировать реальные процессы в удобной визуальной форме. Таким образом, для программирования требуется только логика, и она не зависит от синтаксиса. LabVIEW — это инструмент проектирования высокого уровня. Проекты в нем компилируются сами, нам только нужно запустить их на выполнение.
Чем LabVIEW отличается от других программ для проектирования и моделирования схем?
Все программы для проектирования/моделирования схем представляют собой программы для захвата и моделирования схем, которые позволяют вам тестировать выходные данные различных схем путем сборки компонентов и рисования схем. При этом LabVIEW представляет собой виртуальную среду для графического программирования путем захвата и взаимодействия виртуальных схем, созданных в любом программном обеспечении для проектирования / моделирования схем.
Программирование может быть двух типов. Это текстовое и графическое программирование. C, C++, Java и т. д. — все это текстовые языки программирования на основе текста , а MATLAB — это язык промежуточного уровня, тогда как LabVIEW — это язык программирования на основе графики.
Почему стоит отдать предпочтение LabVIEW?
Запустить и использовать LabVIEW может даже тот, кто не имеет элементарных знаний в области программирования. Для программирования LabVIEW необходимы практические знания и способность к логическому мышлению. Программисту LabVIEW не нужно знать какой-либо синтаксис программирования или какую-либо структуру программирования, например, языки программирования C, C++, Java.
Можно предпочесть LabVIEW другим инструментам если программа достаточно велика. Это так же простое подключение аппаратных компонентов для вашего проекта, но в программном обеспечении.
На диаграмме ниже показана разница между текстовым и графическим программированием. Слева находится программа Arduino для мигания светодиода с задержкой в 1 секунду, а справа его графическая копия, сделанная с помощью программы LabVIEW. Каждый раз, когда вы нажимаете кнопку «ОК», логический светодиод будет мигать с задержкой в 1 секунду.
Запускаем LabVIEW
Сначала загрузите программное обеспечение LabVIEW с сайта National Instruments. После запуска программного обеспечения появится окно Getting Started («Начало работы»).
Это окно называется окном «Начало работы». Нажмите Ctrl+N, чтобы открыть новый проект. Открыв новый проект, вы увидите лицевую панель и блок-схему.
Окно «Начало работы» исчезает, как только вы открываете новый или существующий проект. Оно появляется снова, когда вы закрываете все лицевые панели и блок-схемы. Вы также можете открыть это окно с лицевой панели или блок-схемы, выбрав View >> Getting Started window.
Нажмите Ctrl+T, чтобы расположить переднюю панель и блок-схему рядом друг с другом, как показано ниже:
В LabVIEW вы будете создавать пользовательский интерфейс , то есть лицевую панель , с элементами управления и индикаторами . Элементы управления — это не что иное, как входные данные, которые вы подаете в свой проект, такие как ручки, переключатель и т. д. Индикаторы — это не что иное, как создаваемые вами выходные данные, такие как светодиоды, графики и т. д. Далее мы объясним все объекты на примере, чтобы вы поняли лучше эти моменты.
Типы данных в LabVIEW
Типы данных — это не что иное, как классификация переменных. Ниже приведены типы данных, используемые в LabVIEW, и их цветовая спецификация на блок-диаграмме.
| Типы данных | Цвета |
| Плавающая запятая | Оранжевый |
| Целые числа | Синий |
| Логические значения | Зеленый |
| Строки | Розовый |
| Полиморфные | Черный |
Полиморфный — тип, который может быть любым из этих типов данных.
Пример 1: Светящийся светодиод при нажатии кнопки
Добавление элементов управления на переднюю панель
Элементы управления на передней панели имитируют механизм ввода на физическом приборе и передают данные в блок-схему виртуальных инструментов программы LabVIEW называются VI или Virtual Instruments.
- Выберите View >> Controls Palette чтобы палитра элементов управления или функций постоянно отображалась на экране, или щелкните правой кнопкой мыши в любое пустое место на передней панели или блок-схеме, чтобы отобразить ее временно.
- Наведите курсор на значки на Modern palette чтобы найти нужные элементы управления (палитра логических элементов управления).
ПРИМЕЧАНИЕ. Что касается свечения светодиода при нажатии кнопки, то здесь управление осуществляется кнопкой. Итак, выберите Boolean controls palette (палитру логических элементов управления).
- Щелкните Boolean controls icon (значок логических элементов управления), чтобы отобразить палитру логических элементов управления.
- Щелкните button control (элемент управления «Кнопка») на палитре логических элементов управления (Boolean controls palette), чтобы прикрепить элемент управления, а затем добавьте кнопку на лицевую панель.
Вы будете использовать эту кнопку для управления светодиодом.
Таким образом на лицевую панель нашего проекта добавлена кнопка для управления светодиодом.
Добавление индикатора на переднюю панель:
- Аналогичным образом добавьте кнопку из палитры Boolean. Затем задайте соединение, как показано ниже,
Чтобы запустить виртуальный инструмент:
- Выберите Operate >> Run/Run Continuously.
- Или вы можете использовать значки, которые мы рассмотрели на рисунке выше.
- Чтобы снова остановить выполнение, нажмите значок непрерывной работы (continuously icon).
Таким образом, светодиод будет светиться при нажатии кнопки.
Примечание. Если кнопка запуска не работает, это означает, что в программировании LabVIEW произошла ошибка . Чтобы узнать, что это за ошибка, нажмите сломанную кнопку «Выполнить», и вы попадете в диалоговое окно с описанием ошибки.
См. видео, приведенное в конце статьи.
Пример 2: Светодиод ВКЛ-ВЫКЛ
В приведенном ниже примере вместо кнопки мы будем использовать переключатель из логической палитры (Boolean palette).
Более подробно он рассмотрен в видео, приведенном в конце статьи.
Пример 3: Мигающий светодиод
- В приведенном выше примере мы удалил кнопку «ОК» и добавил кнопку «Стоп».
- Щелкните правой кнопкой мыши окно блок-схемы, появится палитра функций (Functions palette).
- Выберите и перетащите цикл while .
- Щелкните правой кнопкой мыши цикл while и выберите «Добавить регистр сдвига» (Add Shift Register).
- Щелкните правой кнопкой мыши блок-схему и выберите Boolean, при этом выберите Boolean not Gate .
- Аналогичным образом выберите и перетащите задержку (delay) и добавьте к ней константу.
Константы — это значения, которые вы можете изменить в соответствии с вашими требованиями, например 1000 мс в течение 1 секунды.
- Сделайте соединения как показано на схеме выше.
ПРИМЕЧАНИЕ. Вы можете использовать свою собственную логику для построения приведенных выше примеров
Быстрые клавиши для работы в LabVIEW
Вы можете использовать приведенные ниже сочетания клавиш для управления LabVIEW.
| Быстрая клавиша | Функция |
| <ctrl+N> | Открыть новую панель визуальных инструментов |
| <ctrl+H> | Показывает или скрывает окно контекстной помощи |
| <ctrl+Space> | Отображает диалоговое окно быстрого выбора |
| <ctrl+B> | Удаляет все оборванные провода в визуальных инструментах |
| <ctrl+ L> | Отображает окно списка ошибок |
Естественно, все эти сочетания клавиш дублируются соответствующими пунктами меню.
